建筑力學課堂教學效率的優化提升探討分析

■呂建良

(四川省南充廣播電視大學,四川 南充 637000)

為向社會輸出更多專業能力較強且素質過硬的建筑類專業人才,各高校紛紛加大了對專業課程教學以及人才培養方式的完善與優化力度,而建筑力學作為專業教學重點內容,自然也成為了教育者關注的重點。由于該課程教學內容不僅涉及科目較多,而且存在著理解難度大以及內容較為抽象等問題,所以對課程教學基本情況以及教學問題展開研究,是后續策略制定的關鍵。

一、建筑力學教學基本要求

具體要求主要分為兩個部分：

第一,作為建筑學專業重要課程,建筑力學的實踐性以及理論性特征極為突出,是較為重要的技術基礎課程。該課程主要以幫助學生明確應用力學相關知識,掌握建筑構建以及結構在各條件下穩定性、剛度等問題分析能力為主[1]。學生在進行課程學習時,不僅要對教材內容展開學習,同時還要通過展開模擬實驗等方式,完成各項學習目標。

第二,在進行學習過程中,學生需要掌握結構基礎知識、靜力學基本知識以及基本桿件剛度、穩定性、強度計算方式等內容。學生需要通過觀察,明確平面結構體系分析方式以及平衡條件,確定結構幾何組成規律與靜定結構位移計算、內力分析方式方法等內容,以便為后續專業課程學習做好鋪墊。

二、建筑力學的教學困境

在明確教學基本要求之后,需要按照專業人才培養目標以及教學要求,對課程教學困境展開分析。

(一)理論與實踐聯系不足,過度注重理論學習

雖然建筑力學課程有較多理論學習內容,但都是以實踐應用為基礎的,理論與實踐之間關聯較為密切,所以如果過度注重理論方面教學,很容易會造成理論與實踐聯系不緊密、學生無法真正做到知識點內化等方面的問題[2]。同時,由于傳統課程教學更加注重計算結果以及理論推導,在計算結果產生原因與意義方面有所忽視,所以很容易會出現學生學習積極性不高的狀況,教學效果并沒有達到預期目標。

(二)課程之間關聯較為密切,學生基礎相對薄弱

由于建筑力學課程內容與其他學科之間關聯較為密切,課程學習對學生物理以及數學等學科知識水平要求相對較高,所以如果學生存在基礎薄弱問題時,很容易會對其課程學習產生影響[3]。例如,如果學生在物理以及數學學習方面存在基礎薄弱的狀況,便會很容易出現無法將經典力學原理和建筑構件實際受力情況有機結合在一起的狀況,很難展開后續建筑構件受力分析,完成構建受力結果計算。

(三)內容針對性不足,專業面指向性不明確

部分院校所選擇的教材主要以結構力學、材料力學主干知識點編撰內容為主[4]。就知識架構而言,力學體系較為完善,知識內容完整性較為理想,但在習題以及例題設置方面,并沒有將建筑類專業細分方向問題考慮到其中,容易出現專業方向例題和知識點有所脫節的狀況,會對學生學習形成不同程度干擾,需要改善。

三、建筑力學教學效率優化提升方式方法

為保證課程教學質量,教育人員需要按照課程教學問題,有針對性展開教學優化策略設置,具體內容如下。

(一)拉近師生之間距離,構建良好教學氛圍

在對課程教學進行優化時,首先需要加強對師生之間關系的構建力度,不僅要拉近師生之間距離,保證學生能夠對課程學習產生極大興趣,同時還要利用師生間的良好關系,構建起和諧的教學氛圍,確保學生可以在氣氛烘托下更加積極地投入到課程學習之中,進而形成良性循環。

在具體進行良好師生關系構建時,應做好以下幾點：①對學生予以足夠尊重,按照平等、民主原則和學生展開溝通與交流,及時發現學生學習困境以及不足之處,以鼓勵為主的方式幫助學生進行改正,使其能夠樹立起良好的職業信心以及學習信心；②幫助學生明確專業方向具體要求,按照他們的性格特點以及喜好,幫助其分析日后職業發展與職業規劃,保證學生學習能夠更加具有針對性以及目的性,達到切實增加學生學習動力的目標；③不斷通過學習提升自己理論素養以及職業素養,在保證自身教學能力的同時,更好地與學生進行溝通,保證整體教學方式以及教學內容可以更加專業、貼近學生需要,能夠真正按照專業工作需要對學生展開有效培養,進而以深入淺出、經典有趣的內容,幫助學生展開建筑力學課程學習,達到預期課程教學效果[5]。

(二)組織學生參與比賽,利用比賽為學生提供鍛煉機會

組織學生參與比賽,是為學生提供實踐機會,確保其能夠在準備比賽的過程中主動對各種知識展開學習,并在比賽之中對知識運用有所感悟,進而有針對性對自己薄弱點展開強化的有效手段[6]。老師需要按照比賽所制定的建模規則以及賽制等內容,組織學生對相關知識點展開針對性學習,保證學生建筑力學學習積極性與質量,并要在其中融合相關知識點,確保學生可以在比賽活動的促進下,不斷對各項知識點展開學習與應用,進而真正做到知識點內化。老師需要利用比賽幫助學生找出專業學習所存在的各項問題,并要利用所取得成績對學生集體榮譽感以及學習興趣展開有效培養,在學校內部形成良性競爭氛圍,從而為課程教學創造出更加理想的環境。

(三)鼓勵學生獨立思考,注重創新能力培養

在進行課程教學時,老師需要改變傳統教學模式,應讓學生從被動學習模式轉變為主動學習模式,引導其獨立對學習內容展開思考,使其逐步擺脫對于教師的依賴,進而對其問題解決能力以及分析能力展開有效培養,做好創新能力鍛煉[7]。老師需要打破傳統思維模式限制,對學生發散性思維展開培養,幫助學生逐漸改變生搬硬套以及死記硬背的學習模式,通過對其創新思維的培養,保證其能夠獨立對所學內容展開思考,進而保證學生最終學習質量。例如在對截面法相關知識點展開講解時,可在完成基本原理講解之后,引導學生通過做題的方式,自主對例題展開分析。不僅要鼓勵學生主動進行思考,同時還要幫助學生掌握截面法內力分析規律以及本質內容,確保其可以真正做到舉一反三,高質量完成知識點學習。

(四)利用力學求解器軟件,保證人才培養質量

為妥善解決課堂教學內容過于偏重理論教學的問題,保證課程實踐能夠與教學內容有機融合在一起,對學生展開綜合化培養,學校可通過對力學求解器軟件的運用,按照專業實際工作要求以及具體專業方向等內容,對人才展開針對性培養,保證所培養人才與實際單位需求相符程度[8]。例如,在進行復雜結構設計教學時,由于該項教學涉及超靜定結構計算等內容,整體難度相對較大,所以此時可通過對相關技術的運用,展開結構模型建設,進而幫助學生對桿件在軸向拉伸壓縮以及彎曲等變形狀態下的承載能力展開分析,保證學生對于教學內容的融會貫通程度,并以較為簡單化的方式幫助學生對知識點進行記憶與理解。一般較為復雜的結構設計,均可依賴有限元分析軟件幫助學生進行學習,這種軟件界面相對較為簡潔,且存在著操作簡單、內容完整等方面的優勢,極限荷載以及幾何組成等內容均包含在其中,可為設計計算結構模型以及課本問題分析提供有力支持。在進行建筑力學結構優化時,可將超靜定結構計算理順作為優化關鍵點,在適當對內容進行壓縮的同時,按照有限元軟件利用情況,將軟件應用到教學之中,以便幫助學生更好地展開學習。

(五)保證教學多元性,做好相關課程整合

由于學生在進入專業學習之前,其物理水平以及數學水平并不相同,所以為解決學生基礎知識薄弱,課程學習較為吃力的問題,老師不僅要加大對新知識點的講解與傳授關注力度,同時還要做好基礎知識講解,要通過詳細的復習以及知識點鞏固練習,幫助學生打牢基礎[9]。例如在學習約束以及約束反力相關知識時,可通過添加建筑結構構建約束條件相關內容,通過對建筑中梁柱節點的分析,引導學生對梁的約束力以及約束力種類展開思考,保證學生能夠利用理論知識對工程實際問題展開處理,做好施工以及結構識圖等知識點連接,保證其綜合實踐能力水平。再如,在對規律法繪制彎知圖知識點展開教學過程中,老師可改變以前講解模式,先通過讓學生進行配置鋼筋目的分析的方式,通過對混凝土構件中實施鋼筋配置目的展開研究的方法,得到增加抵抗拉力的結論,進而在逐步展開受力筋布置以及梁承受正彎知等內容,從而幫助學生更好展開受力鋼筋布置方式學習,使其快速理解并掌握相關知識點內容,進而為結構施工圖繪制與識讀相關知識點學習奠定良好基礎。

(六)改變考核方式,構建多元教學評估體系

在對課程教學方式以及教學內容等展開改革的同時,還要對配套教學評估體系進行優化調整,應改變傳統考核與評估方式,設置新型評估標準與多樣化評估手段,確保能夠以用人單位具體用人要求為主,展開教學評估體系建設,以便對學生學習展開有效指導。傳統一次性考試模式,容易出現學生考前突擊,平時不好好學習的狀況,不僅會對學生學習態度以及學習質量產生影響,同時也很容易出現學生知識點內化不理想的問題。此外,此種考核方式主要以運算準確性以及知識點記憶情況考核為主,很難將學生問題解決與分析能力直觀呈現出來,與現代教育理念、教育目標并不相符,所以需要對其展開改革與創新。

在對考核模式進行創新時,一方面要打破傳統考核模式思維限制,按照學生學習具體情況展開作業布置,盡量避免使用題海戰術,應以主觀能動性發掘為目標,通過設置已完成知識點訓練習題的方式,幫助學生對所學知識點進行回顧與消化；另一方面要在期末考核中加入平時考核成績,要改變以一次性考試結果對學生學習情況進行判斷的狀況,需要將學生學習態度以及學習進步等內容均考慮到其中,并要對態度誠懇且積極性較高的學生及時予以肯定,幫助學生樹立學科學習信心,端正學生學習態度[10]。例如,可通過讓學生自主設計一些力學實驗或結構模型的方式,提高學生思考能力以及動手能力,保證其可以真正參與到學習研究之中,能夠通過自己努力,利用已學知識完成各項作業,并要為學生提供上臺講解的機會,這樣不僅是對學生表現能力以及語言表達等方面能力的一種鍛煉,同時也能夠消除學生作業完成不積極以及敷衍等問題,可以利用講解對學生作業投入熱情進行帶動。

按照建筑力學課程內容,課程主要分為桿系結構內力與位移、構件內力分析、構件外力分析幾部分內容,每一部分教學內容完成之后,均應設置階段性考試,及時對學生學習情況進行驗收,以便有針對性對教學內容展開調整,幫助學生逐步突破教學問題與教學困境,確保最終課程教學水平。老師需要注意,要避免單純依靠考試成績對學生學習情況進行衡量,應尊重學生個體差異,對學生展開綜合性考量,以便為后續培養創造出更多有利條件。

(七)利用BIM技術,做好教學輔助

該項技術在仿真模擬以及可視化方面有著不可比擬的優勢,可利用技術展開課程教學體系建設,以對課程教學形成有效輔助。BIM技術在現代建筑設計以及建設等方面有著極為廣泛的應用,其是以構建數字化信息模型的方式,實施仿真組合的建筑技術。在建筑信息整合方面靈活度相對較高,可以在按照工程項目基本結構展開結構調整的同時,根據實際需求實施周期性調控,數據調整較為靈活,能夠將工程建筑真實情況以較為直觀的方式呈現出來。老師應將技術優勢與建筑力學教學內容有機結合在一起,按照課程教學需要以及大綱要求,合理展開教學方式設計,以便為學生帶來更加優質的學習體驗。

在具體對該項技術進行應用時,一方面需要做好技術引入。可通過借助各實際案例的方式、構建虛擬三維模型的方法、較為直觀的方式幫助學生對核心柱、支撐梁以及輔助板等受力變化情況展開分析,確保其可以更加真實地觀察到各部分受力狀態以及變化情況,幫助學生對學習內容進行理解,確保其學習積極性可以得到有效帶動；另一方面需要做好相關知識點融合。在對實際案例進行挑選時,需要按照教學需求將各方面知識點融入其中,選擇出更為適合的案例,并展開數字信息化模型建設,以便利用模型將各知識點清晰呈現出來,幫助學生明確社會建筑工程和力學知識之間的關聯,進而科學展開構件受力狀態觀察以及分析等知識點教學[11]。

例如,在進行高層建筑工程項目建設案例分析時,老師可利用該項技術展開模型建設(如圖1所示),并從中選取常見構件,讓學生以小組討論的方式對構件變形情況以及力學狀態等展開分析,對構建穩定性以及安全性等作出判斷,并以小組為單位上臺進行匯報。此種方式不僅能夠對學生的實踐能力以及知識運用靈活性展開有效鍛煉,同時還能夠加強學生對于建筑模型的了解程度與掌握程度,能夠利用模型立體化以及直觀化的特點,幫助學生展開習題練習以及知識點學習,整體趣味性較強,更容易吸引學生投入其中。同時,可通過實施結構設計實訓的方式,讓學生自主利用軟件展開結構模型建設,并和同學分享自己的設計思路以及自己對于力學構建的理解與認知,以便及時對學生認知薄弱點以及錯誤點進行糾正,保證學生整體知識結構完整性、準確性。

圖1 建筑BIM模型

四、結語

鑒于建筑力學在建筑學專業人才培養體系中所起到的重要作用,專業教學教師應加大對該課程教學方式方法以及具體內容的研究力度。老師應結合課程教學實際情況與目前已經出現的各項問題,按照學生專業以及性格特點等,有針對性展開課程教學優化策略設置,確保可以通過對BIM技術的應用以及其他高效教學手段,達到良好的課程教學效果,保證學生課程學習理論水平以及實踐能力,進而為學生專業學習打下堅實基礎,確保可以培養出更多優秀的建筑類專業人才。